专利名称：条筛网用不锈钢异型条材及制备方法
技术领域：
属于不锈钢异型材设计及其轧制工艺的研究。特别提供了可用于造纸、制药、食品等行业的条筛网制造的不锈钢异型条材及其制备工艺。
背景技术：
目前造纸、制药、食品等行业在腐蚀介质中使用的过滤机筛网，一般采用不锈钢板用铣床铣出条缝或用钻床钻出小孔制造，筛网的硬度低、强度差、过滤通道的形状差、使用寿命低。如何生产出一种便于制造安装、表面强度高、价格适宜、过滤通道规整的不锈钢异型条材的问题没有得到解决。
本发明针对上述问题设计出一系列截面形状的不锈钢异型条材，并且发明了它们的扎制工艺，可以生产出成品率高、便于安装、过滤通道性能好，材料表面硬度高、使用寿命长的不锈钢异型条材。
发明内容
本发明设计出了如附图1，2，3所描述的截面形状的不锈钢异型条材，其截面是由多条直线以及由这些直线相互构成的多个夹角组成的，形成了类似于羽毛球纵截面的几何图形。由根部、中部和上顶边三部分组成。根部截面为近似菱形(如附图1所示)其最外边缘L3的尺寸为2.5～3.0mm。中部由根部放射张开的两条外边直线段a和b以及它们顶端两个直线段c和d构成，这两个外边的直线段a和b可以是对称的(如附图1和附图2所示)；也可以是不对称的(如附图3所示)。这两个外边直线段a和b间形成了夹角，为30°～36°。中部和根部连成一个收缩段L2，1.3～2.2mm。根部、中部和收缩段组成了将来不锈钢异型条材安装时与筛网轮毂连接固定的接触面。在中部两边放射张开的直线段a和b顶端各有一段平行直线段c和d，而且对称配置，其长短各不相同。短边c为0.4～0.8mm，长边d为1.15～2.0mm。两个边的间距L1为异型条材截面最宽部位，为3.0～4.2mm。这两平行直线段c和d的对称中心线OA1通过根部圆角的圆心O，是异型条材截面很重要的几何直线。两平行直线段中的长边d顶端点O1有一个与长边线段d成72°～75°角α3的异型条材的上部顶线段e。通过顶端点O1与根部圆角圆心O联线OO1及向两个方向伸出的延长线，就是两个轧辊在轧制中相接触的直线。这个两轧辊相接触的直线OO1与平行直线段c和d的对称中心线OA相交于根部圆角圆心O。它们之间的夹角α5是异型条材截面很重要的特性参数，为12.5°～17.1°。异型条材安装时平行直线段短边c与相邻异型条材的长边线段相邻，其平行直线段长边d与另一个相邻的异型条材的短边线段相邻。相邻的两个异型条材的长短边线段之间构成了宽度小于0.05mm的狭缝。由这个狭缝影响着过滤器的性能。由长边直线段顶端点O1向根部圆角外缘引出一条平行于对称中线OA1的直线，与根部圆角外缘垂直于对称中线OA1的切线相交于O2，线段O1O2为异型条材截面的总高H，为6～8mm。
本发明不锈钢异型条材轧制工艺是由几个工序连接而成的。首先把软态的不锈钢丝拉拔1个道次，制成一定丝径的圆丝，再经过如附图4，5所示的不同孔形的轧机各冷轧一个道次，轧制的轧辊的线速度控制在0.15～0.25m/s，轧制时要用冷却液冷却润滑，冷却液可以选择水性、油性或乳化液。冷轧3～5个道次后，要对轧材进行一次退火软化处理。退火可以采用二种不同的工艺，真空退火或氩气保护退火。真空退火前要对型材清洗，去除表面的油污。在1050℃下进行固溶处理，使异型材软化；该工艺退火软化效果好，但处理成本偏高。氩气保护退火处理为另一种退火工艺，是在充入氩气的退火炉中860℃处理；860℃恒温1～2小时，之后随炉缓慢降温，达到软化异型材的目的。该工艺软化异型材的效果也是很好的，但要在退火后加一次酸洗工序，去掉材料表面的氧化层和炭化层，但是综合经济效果比真空退火工艺为好，其加工成本只相当于真空退火工艺的30％。
对于氩气保护下退火工艺酸洗工序，酸洗液的成分的体积份额为氢氟酸7.6％，硝酸15.2％，水77.2％。
在一般工艺程序情况下退火处理后进入最后一个孔形的轧制过程，轧制后的异型材要进行矫直精整。矫直机上的矫直拉伸应力为大于材料的屈服极限σ0.2，小于强度极限σb之间的一个数值。
为了轧制出不锈钢异型条材本发明设计了不同截面孔形的轧机的轧辊。要根据异型条材的截面外型决定孔形的个数，而且每个孔形都要根据异型条材的截面和轧制程序，调整孔形相应的技术参数(如表所示)。
调整主要技术参数为(1)中部上端平行直线段c和d的对称中心线OA1与轧机的两个轧辊的接触线OO1相交于截面根部的圆角圆心O的夹角α5，其数值为9°～18°15′之间。
(2)根部最外边缘尺寸L3，数值为1.0～3.0mm。
(3)由根部放射张开的两个外边直线段a和b与上端平行直线段c和d的对称中心线OA1两个夹角α4数值为9°～19°，α6数值为15°～21°。
(4)中部上端平行直线段c和d的长度，c线段的数值为0～1.5mm，d线段的数值为1.5～2.0mm。
(5)上部平行直线段c和d之间的距离L1数值为3.0～5.6mm。
(6)顶边线段e与上部平行直线段c和d的对称中心线OA1垂线的夹角α1，数值为5°～23.3°。
(7)顶边线段e与相邻的由根部放射张开的外边直线段之一a之间的夹角α2数值为88°～102°。
(8)上部平行直线段中的长边d与两个轧辊接触线OO1的夹角α3数值为15°48′～35 °48′。
(9)顶端点O1与根部圆角外缘切线的垂直距离O1O2为异型条材的截面总高H，数值为6～8mm。
(10)根部与中部连接的收缩段L2，数值为1.0～3.0mm。
(11)如果根部为近菱形，还有一个根部边f1与收缩边a1的夹角α7，数值为100°～300°以上的数据将根据孔形的个数组成相同个数的数据组。
由于条筛网使用环境的腐蚀介质不同，不锈钢异型条材可选用不同型号的不锈钢材料来轧制。对于造纸行业过滤纸浆用的条筛网所用的异型条材的材质以选用00Cr17Ni13Mo2(GB2270-80)为佳。
本发明采用轧制工艺，经金属金相组织分析看出金属组织的结构致密，产品成品率可达97％。由于是轧制得到的异型材，加工过程中使材料加工硬化，表面硬度大大提高，实测平均硬度值在HRC42以上。这样就使钢材耐磨性能好，强度高。比现有使用是同样牌号的不锈钢板铣缝制造的筛网和钻孔制造的筛网寿命大大提高，其使用寿命延长2倍以上。异型条材安装成条筛后形成了完整而光滑的小于0.05mm狭缝，有利于过滤作业。
附图1，2，3是三种不同不锈钢异型条材的截面形状，附图1根部为准菱形，附图2根部为半圆形，附图3根部为大半圆型。
附图4，5，6为附图1截面的不锈钢异型条材轧制过程中的三个孔形的截面形状，具体技术参数见孔形技术参数数据组表。
具体实施例方式如附图1所示的不锈钢异型条材选用00Cr17Ni13Mo2(GB2270-80)不锈钢软态线坯料，采用拉拔一个道次使线径达到5.2mm。再在轧辊直径为Φ130mm轧机上经过孔形如附图4，5的轧辊冷轧二道次，轧辊的轧制线速度为0.2m/s，采用油质冷却液。孔型的技术参数数据组如表所示。
孔形技术参数数据组表
*如根部截面为半圆或大半圆无此数据经过二道次冷轧后异型材已经加工硬化，用井式炉在氩气保护下退火，炉子加热到860℃，保温2小时，之后随炉冷却。冷却后异型材经过酸洗，酸洗液体积比成分为氢氟酸7.6％，硝酸15.2％，水77.2％。去除表面形成的炭化层，然后进行第三个孔形的冷轧。三个孔形的数据如上表所示。之后进入精整工序，在矫直机上对异型条材进行拉伸矫直，矫直应力为400N/mm2，最后成型。这个条材的产品成品率达到了97％，成品表面平均硬度值HRC45，经用户组装成圆桶条筛在造纸厂使用，证明其寿命高于同一牌号不锈钢板铣缝制造的筛网2.2倍。
权利要求
1.一种用于制作条形筛网的不锈钢异型条材及制备方法，其特征在于异型材横截面由多条直线以及由这些直线相互构成的多个夹角组成的，类似于羽毛球纵截面的几何图形；由根部、中部和上顶边三部分组成；根部截面为近菱形、半圆形或大半圆形；其最外边缘L3的尺寸为2.5-3.0mm；中部是由根部放射张开的两条外边直线段a和b以及它们顶端二个直线段c、d构成；这两个外边直线段a、b可以是对称的，也可以是不对称的；这两个外边直线段a、b间形成夹角，为30°-36°；中部与根部连成一个收缩段L2，其长度1.3-2.2mm；根部、中部和收缩段组成了不锈钢异型条材将来与筛网轮毂连接固定的接触面；中部顶端二个平行直线段c和d，对称配置，其长短各不同，短边c为0.4--0.8mm，长边d为1.15-2.0mm；两边间距L1，为异型条材截面最宽部位，为3.0-4.2mm；这两平行直线段c、d的对称中线OA1通过根部圆角圆心O，两平行直线段中的长边线段d顶端点O1有一个与长边线段d成75°-72°角α2的异型条材顶部线段e；通过顶端点O1与根部圆角圆心O连线OO1及两个方向的延长线就是在两个轧辊轧制中相接触的直线；这两个轧辊相接触的直线001与平行直线段c、d的对称中心线OA相交于根部圆角圆心O；它们之间的夹角α5是异型条材截面很重要的特性参数为12.5°-17.1°；异型条材安装在轮毂上时平行直线段短边c与相邻异型条材的长边线段相邻，其平行直线段长边d与另一相邻的异型条材的短边线段相邻，相邻两个异型条材的长短边线段之间构成了宽度小于0.05mm的狭缝，由于这个狭缝影响着过滤器的性能；长边直线段顶端点O1，向根部圆角外缘的垂直于对称中线OA1的切线相交于O2，线段O1O2为异型条材截面的总高H为6-8mm。
2.一种用于制作条筛网的不锈钢异型条材及轧制方法，其特征在于制备方法是由如下几个工序连接而成；把软态不锈钢丝拨成一定的线径圆钢丝；再经过3-5个不同孔形的冷轧3-5个道次；每轧制3-4个道次后都需经过一次退火软化处理；根据不同的退火工艺可选择清洗或酸洗，去掉轧材外表的油污、氧化层、炭化层；最后一个孔形轧制完成后，条型材需经过矫直、精整，最后成材；矫直应力选定于该材料屈服极限σ0.2与强度极限σb之间的数值。
3.权利要求2所说的经过3-5个不同孔形的冷轧，其特征在于根据不同异型条材的截面外形设计几个轧制孔形，而且根据异型条材截面和轧制程序调整孔形相应的技术参数；每个孔形都近似于最终条材的截面形状，调整主要技术参数为中部上端平行直边线段c和d对称中线OA1与轧机两轧辊接触线OO1相交于截面根部圆角圆心O的夹角α5，其数值在9°-18°15′之间；根部最外尺寸L3，数值为2.25-3.0mm；由根部放射张开的两个外边直线段a和b与上端平行直边线段c和d的对称中心线OA1夹角α4数值为9°-19°，α6数值为15°-21°；中部上端平行直边线段c和d长度，线段c为0-1.5mm，d线段1.15-2.0mm；上端平行直边线段c和d之间距离L1，数值为3.0-5.6mm；上部顶边线e与上端平行直边线段c和d对称中线OA1垂线的夹角α1，数值为15°-23.3°；上部顶边线段e与相邻的由根部放射张开的外边线段之一a之间夹角α2数值为88°-102°；上端平行直边线段的长边d与二个轧辊接触线OO1的夹角α3，数值为15°48′-35°48′；以上数据根据孔形个数组成同样个数的数组。
4.权利要求2所说的本发明有两种不同的退火工艺，其特征在于二种退火工艺是真空退火和氩气保护退火工艺，真空退火工艺是将清洗，除去表面油污的型材在1050℃下进行固溶处理；氩气保护退火是在退火炉中在氩气保护下860℃下处理，保温1-2小时之后即随炉缓慢降温，达到软化异型材的目的；两种工艺退火效果都可以达到要求，但综合经济效果相比氩气保护退火工艺为佳。
5.权利要求1所说的条型筛网的不锈钢异型条材其特征在于可以根据筛网使用的介质不同选用不同牌号的不锈钢材料来轧制，对于造纸过滤纸浆用的筛网异型条材的材质以00Cr7Ni13Mo2(GB2270-80)为佳。
全文摘要
条筛网不锈钢异型条材及制备方法，属于异型钢材设计及制备工艺的研究；其截面是由多条直线段以及由这些直线段相互构成的夹角组成的，类似于羽毛球纵截面的几何图形；由重要技术参数决定了几何图形的技术特性；该型材制备方法由不锈钢丝拉拔，经过不同孔形轧机的冷轧、退火、酸洗、矫直、精整几个工序连接而成；由3－5个近似于不锈钢异型材截面的孔形组成了3－5个冷轧轧辊外形；这个孔形是由一个数据组构成的技术参数群来控制；该型材可用于造纸、制药、食品等行过滤筛网；对于造纸行业用本发明的不锈钢异型条钢以选择00Cr
文档编号B21B1/16GK1537684SQ0313404
公开日2004年10月20日 申请日期2003年9月23日 优先权日2003年9月23日
发明者刘相华, 董学新 申请人:东北大学